|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Изобретение касается смесителя-отстойника, установки, содержащей по меньшей мере два смесителя-отстойника, установленные каскадно, и способа измерения и управления объемным отношением О/А и временем разделения органической и водной фаз в дисперсии. Непрерывный поток дисперсии подают через впускной канал (6) из вертикального канала (4) через измерительную камеру (5) в выходной канал (9), который направляет поток в узел (1) насоса-смесителя. С заранее заданными временными интервалами непрерывный поток дисперсии прерывают путем закрытия впускного и выпускного клапанов (12, 13), чтобы удерживать пробу дисперсии в измерительной камере (5) для измерения отношения О/А и времени разделения фаз. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Изобретение касается смесителя-отстойника, установки, содержащей по меньшей мере два смесителя-отстойника, установленные каскадно, и способа измерения и управления объемным отношением О/А и временем разделения органической и водной фаз в дисперсии. Непрерывный поток дисперсии подают через впускной канал (6) из вертикального канала (4) через измерительную камеру (5) в выходной канал (9), который направляет поток в узел (1) насоса-смесителя. С заранее заданными временными интервалами непрерывный поток дисперсии прерывают путем закрытия впускного и выпускного клапанов (12, 13), чтобы удерживать пробу дисперсии в измерительной камере (5) для измерения отношения О/А и времени разделения фаз.
Евразийское (21) 201390221 d3) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2013.08.30
(22) Дата подачи заявки 2011.08.19
(51) Int. Cl.
B01D 11/04 (2006.01) B01D 17/02 (2006.01) G05D 11/13 (2006.0l)
(54) СМЕСИТЕЛЬ-ОТСТОЙНИК, УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВА СМЕСИТЕЛЯ-ОТСТОЙНИКА, И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫМ СООТНОШЕНИЕМ ОРГАНИЧЕСКОЙ И ВОДНОЙ ФАЗ И ВРЕМЕНЕМ ИХ РАЗДЕЛЕНИЯ В ДИСПЕРСИИ
(31) 20105892
(32) 2010.08.26
(33) FI
(86) PCT/FI2011/050728
(87) WO 2012/025668 2012.03.01
(71) Заявитель: ОТОТЕК ОЮЙ (FI)
(72) Изобретатель: Урсуа Хайме (CL)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU)
(57) Изобретение касается смесителя-отстойника, установки, содержащей по меньшей мере два смесителя-отстойника, установленные каскадно, и способа измерения и управления объемным отношением О/А и временем разделения органической и водной фаз в дисперсии. Непрерывный поток дисперсии подают через впускной канал (6) из вертикального канала (4) через измерительную камеру (5) в выходной канал (9), который направляет поток в узел (1) насоса-смесителя. С заранее заданными временными интервалами непрерывный поток дисперсии прерывают путем закрытия впускного и выпускного клапанов (12, 13), чтобы удерживать пробу дисперсии в измерительной камере (5) для измерения отношения О/А и времени разделения фаз.
PCT/FI2011/050728
ВОЮ 11/04, G05D 11/13, ВОЮ 17/02
СМЕСИТЕЛЬ-ОТСТОЙНИК, УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВА СМЕСИТЕЛЯ-ОТСТОЙНИКА, И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫМ СООТНОШЕНИЕМ ОРГАНИЧЕСКОЙ И ВОДНОЙ ФАЗ И ВРЕМЕНЕМ ИХ РАЗДЕЛЕНИЯ В ДИСПЕРСИИ
Область техники
Данное изобретение касается смесителя-отстойника по п. 1. Кроме того, настоящее изобретение касается установки со смесителями-отстойниками по п. 12. Данное изобретение касается также способа по п. 13.
Предпосылки создания изобретения
Одной из обычных рабочих задач в установке экстракции растворителем (solvent extraction, SX) является измерение (обычно выполняемое каждые 2 часа) внутреннего соотношения органической фазы и водной фазы (organic phase/aqueous phase, О/А) в каждой ступени. Соотношение О/А является отношением объема органической фазы к объему водной фазы. Если это соотношение отклоняется от заданного значения, то необходимы регулировки для достижения заданного соотношения О/А и поддержания рабочего режима.
В настоящее время взятие проб дисперсии для измерения и измерение внутреннего соотношения О/А являются задачами, выполняемыми вручную. Проба вручную берется из вертикального канала или последнего резервуара смесителя, и затем объемное соотношение органической фазы и водной фазы рассчитывается с использованием прозрачной колбы. В течение этой операции время разделения фаз трижды измеряется хронометром. Проблемой является то, что каждый отдельный человек может брать пробу дисперсии из разных мест вертикального канала. Это вызывает большое отклонение в результатах измерения так, что они могут стать ненадежными.
Разработанная заявителем технология вертикального равномерного потока VSF(r) (vertical smooth flow) имеет три ключевых элемента: насос-смеситель, называемый насосом для перекачки перелива дисперсии
(dispersion overflow pump, DOP(r)) (раскрытый, например, в патенте США №5662871), комплект из двух винтовых смесителей SPIROK(r) (раскрытых, например, в патенте США №5185081), и патентованную конструкцию отстойника, содержащую перегородки DDG(r) (dispersion depletor gate -заслонка уменьшения дисперсии), (раскрытую, например, в патенте США №7517461). Основной идеей в основе технологии VSF(r) является обеспечение равномерного перемешивания повсюду в установке SX, чтобы избежать окисления органического раствора и образования капелек чрезмерно малого размера в дисперсии.
В технологии VSF(r) основное соотношение О/А определяется главным образом на основании количеств органического и водного растворов, подаваемых в насос-смеситель каждой ступени из предшествующей ступени или из резервуара. Соотношение О/А может изменяться в нормальном и стационарном состоянии установки главным образом двумя путями: изменением скорости вращения насоса DOP(r) или изменением положения клапана внутренней рециркуляции в ступени. Клапан в канале внутренний рециркуляции (например, согласно патенту США № 6083400) регулирует рециркуляцию водной фазы из отстойника обратно в насос-смеситель.
Проблема заключается в том, что если скорость вращения насоса-смесителя или положение открытия клапана внутренней рециркуляции изменяется, то изменяется также уровень желоба органического раствора в предыдущей ступени, и обычно необходима дополнительная итерация скорости и положения клапана, чтобы достигнуть желаемых заданных значений внутреннего соотношения О/А и уровня желоба.
Цель изобретения
Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Конкретной целью изобретения является создание смесителя-отстойника, в котором измерение внутреннего объемного соотношения О/А и времени разделения фаз, а также регулирование внутреннего соотношения О/А на основе измерений может выполняться контролируемым образом более надежно, и возможна автоматизация измерения и регулирования.
Кроме того, целью изобретения является создание установки со смесителями-отстойниками, в которой может быть автоматизировано измерение внутреннего объемного соотношения О/А и времени разделения фаз, а также регулирование на основе этих измерений внутреннего соотношения О/А и уровня желоба.
Далее, целью изобретения является создание улучшенного способа измерения внутреннего объемного соотношения О/А и времени разделения органической и водной фаз в дисперсии, причем этот способ позволяет автоматизировать измерение и регулирование.
Сущность изобретения
Смеситель-отстойник согласно изобретению отличается признаками, сформулированными в п. 1 формулы изобретения. Кроме того, установка согласно изобретению отличается признаками, сформулированными в п. 12 формулы изобретения. Далее, способ согласно изобретению отличается признаками, сформулированными в п. 13 формулы изобретения.
Смеситель-отстойник содержит узел насоса-смесителя, отстойник экстракции в системе жидкость-жидкость и оборудование, сконфигурированное для измерения объемного соотношения О/А и времени разделения органической и водной фаз в дисперсии, приготовленной упомянутым узлом насоса-смесителя, перед подачей дисперсии в упомянутый отстойник экстракции в системе жидкость-жидкость через вертикальный канал. Оборудование содержит измерительную камеру, выполненную с возможностью приема пробы дисперсии для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
Согласно изобретению, оборудование содержит впускной канал, имеющий первый конец с отверстием к вертикальному каналу и второй конец с отверстием к измерительной камере, упомянутый впускной канал формирует канал для подачи пробы в измерительную камеру; выпускной канал, имеющий третий конец с отверстием к измерительной камере и четвертый конец с отверстием к узлу насоса-смесителя, упомянутый выпускной канал формирует канал для выпуска пробы из измерительной камеры; впускной клапан, который является управляемым запорным клапаном, расположенным во впускном канале, упомянутый впускной клапан
имеет открытое положение, чтобы разрешать протекание потока во впускной канал, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока во впускной канал; и выпускной клапан, который является управляемым запорным клапаном, расположенным в выпускном канале, упомянутый выпускной клапан имеет открытое положение, чтобы разрешать протекание потока в выпускной канал, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока в выпускной канал. Упомянутые впускной и выпускной клапаны выполнены с возможностью одновременной работы так, чтобы в открытом положении впускного и выпускного клапанов разрешалось непрерывное протекание потока дисперсии из вертикального канала через измерительную камеру в насос-смеситель, а в закрытом положении впускного и выпускного клапанов проба дисперсии задерживалась в измерительной камере для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника оборудование содержит устройство управления, сконфигурированное для управления положением впускного и выпускного клапанов.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника смеситель-отстойник содержит внутренний канал рециркуляции для циркуляции части водной фазы из отстойника или из водного желоба к узлу насоса-смесителя. Клапан регулирования рециркуляции установлен для управления потоком водной фазы в канале рециркуляции. Устройство управления сконфигурировано так, чтобы изменять положение клапана управления рециркуляцией на основе измеренного соотношения О/А для регулирования внутреннего соотношения О/А смесителя-отстойника до заранее заданного уровня.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника измерительная камера содержит горизонтальное дно и вертикальную цилиндрическую боковую стенку; высота боковой стенки определяет высоту измерительной камеры Н.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника оборудование содержит прибор для измерения уровня поверхности органической фазы в измерительной камере.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника прибор для измерения уровня поверхности фазы является волноводным радарным датчиком уровня.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника оборудование содержит прибор для измерения перепада давления жидкости в измерительной камере.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника прибор для измерения перепада давления содержит верхний датчик давления, расположенный в боковой стенке ниже горизонтальной оси симметрии измерительной камеры так, чтобы верхний датчик давления оставался ниже уровня поверхности водной фазы после завершения разделения фаз. Прибор для измерения перепада давления далее содержит нижний датчик давления, расположенный в боковой стенке на расстоянии dH от верхнего датчика давления и на расстоянии ha от дна измерительной камеры.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника устройство управления вычисляет соотношение О/А следующим образом:
Отношение О/А = (h/H-h), где h = уровень слоя органической фазы,
Н = высота измерительной камеры.
В одной из форм осуществления смесителя-отстойника устройство управления выполнено с возможностью вычисления времени разделения фаз PDT с помощью уравнения:
PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta, где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления,
h = уровень слоя органической фазы,
Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется. В одной из форм осуществления смесителя-отстойника устройство управления сконфигурировано для закрывания впускного и выпускного клапанов с заранее заданными интервалами измерения на заранее заданный период измерения, который выбирается достаточно длительным
для того, чтобы позволить осуществить полное разделение фаз в измерительной камере.
В установке, содержащей по меньшей мере два смесителя-отстойника, упомянутые смесители-отстойники установлены каскадно, чтобы формировать последовательные ступени процесса. Устройство управления конфигурируется так, чтобы изменять положение клапана управления рециркуляцией на основании соотношения О/А и времени разделения фаз, измеренных в последующей ступени, чтобы управлять уровнем желоба органического раствора в предшествующей ступени.
Согласно изобретению, в способе непрерывный поток дисперсии направляют из вертикального канала через измерительную камеру в узел насоса-смесителя, и с заранее заданными временными интервалами упомянутый непрерывный поток прерывают, чтобы удерживать пробу дисперсии в измерительной камере для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
В одной из форм осуществления способа последовательность измерения для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз включает следующие шаги:
1) определение, работает насос-смеситель, если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов для удержания пробы дисперсии в измерительной камере;
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление соотношения О/А: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Ta) +Та,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется;
7) открывание впускного и выпускного клапанов;
8) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2, который является временным интервалом между последовательными пробами,
9) переход к шагу (1).
В одной из форм осуществления способа соотношение О/А дисперсии регулируют регулированием потока водной фазы из отстойника или из водного желоба в насос-смеситель на основе измеренных соотношения О/А и времени разделения фаз.
В одной из форм осуществления способа по меньшей мере два смесителя-отстойника установлены каскадно для формирования последовательных ступеней процесса, и уровень желоба органического раствора предшествующей ступени регулируется регулированием потока рециркуляции на основе измеренного соотношения О/А и времени разделения фаз в последующей ступени.
В одной из форм осуществления изобретения способа клапаном рециркуляции управляют с помощью следующих шагов:
1) определение, работает ли насос-смеситель, если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов;
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление соотношения О/А: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления,
h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется, и сохранение в О/А, где i - порядковый номер измерения;
7) открывание впускного и выпускного клапанов;
8) определение, выполняется ли условие |0/Аи - 0/Д| < 0,05, если да, то тогда переход к шагу 12), если нет, то тогда переход к шагу 9);
9) вычисление значения выходного сигнала регулирования для положения клапана рециркуляции:
%FFCi+i = %FFCr(0/Ai * (%FFCi-%FFCi.i))/(0/Ai-0/Ai.i);
10) достижение 0/Д=0/Ац;
11) обновление положения клапана рециркуляции с помощью %FFCj+i;
12) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2, который является временным интервалом между последовательными пробами,
13) переход к шагу (1),
где О/А = i-oe измерение соотношения и
%FFC, = i-oe значение выходного сигнала регулирования (положения клапана рециркуляции).
Преимуществом изобретения является то, что процедура взятия проб и измерения может быть автоматизирована. Фактор субъективности при отборе проб может быть исключен, так как проба всегда берется из вертикального канала в одном и том же месте. Результаты измерений поэтому более достоверны. Измеренные значения соотношения О/А и времени разделения фаз могут автоматически регистрироваться в системе управления установкой. Измерения могут выполняться более часто. Соотношение О/А может автоматически изменяться и поддерживаться с течением времени. Если скорость вращения насоса-смесителя изменяется из-за некоторых условий работы, соотношение О/А может автоматически сохраняться.
Перечень чертежей
Прилагаемый чертеж, который включен, чтобы обеспечить дальнейшее понимание изобретения, и составляет часть данного описания, иллюстрирует осуществление изобретения, и вместе с описанием помогает объяснить принципы изобретения. На фигуре показана одна из форм осуществления смесителя-отстойника согласно изобретению, снабженного оборудованием для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
Подробное описание изобретения
Фигура представляет собой схематическое изображение смесителя-отстойника, который содержит узел 1 насоса-смесителя, отстойник 2 экстракции в системе жидкость-жидкость и оборудование 3, сконфигурированное для измерения объемного соотношения О/А и времени разделения органической О и водной А фаз (PDT) в дисперсии. Дисперсия приготавливается узлом 1 насоса-смесителя. Узел 1 содержит насос для перекачки перелива дисперсии (DOP), за которым следуют две смесителя. Дисперсия подается из последнего смесителя в отстойник через вертикальный канал 4.
Измерительное оборудование 3 содержит измерительную камеру 5, которая выполнена с возможностью приема проб дисперсии для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз. Кроме того, оборудование 3 содержит впускной канал 6, имеющий первый конец 7 с отверстием к вертикальному каналу 4 и второй конец 8 с отверстием к измерительной камере 5, упомянутый впускной канал формирует канал для подачи пробы в измерительную камеру. Выпускной канал 9 имеет третий конец 10, который открывается к измерительной камере 5, и четвертый конец 11с отверстием к узлу насоса-смесителя. Выпускной канал 9 формирует канал для вытекания пробы из измерительной камеры 5. Впускной клапан 12, который является управляемым запорным клапаном, расположен во впускном канале 6. Впускной клапан 12 имеет открытое положение, чтобы разрешать протекание потока во впускной канал 6, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока во впускной канал 6. Выпускной клапан 13, который является управляемым запорным клапаном, расположен в выпускном канале 9. Выпускной клапан 13 имеет открытое положение, чтобы разрешать
протекание потока в выпускной канал 9, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока в выпускной канал 9. Оборудование 3 содержит устройство 14 управления, которое сконфигурировано для управления положением впускного и выпускного клапанов 12, 13.
Впускной и выпускной клапаны 12, 13 выполнены с возможностью одновременной работы так, чтобы в их открытом положении непрерывное малое протекание потока рециркуляции дисперсии разрешалось из вертикального канала 4 через измерительную камеру 5 в насос-смеситель 1, а в закрытом положении впускного и выпускного клапанов 12, 13 проба дисперсии удерживалась в измерительной камере 5 так, чтобы происходило естественное разделение фаз между органическим и водным растворами и могло проводиться измерение соотношения О/А и времени разделения фаз. На фигуре впускной и выпускной клапаны 12, 13 находятся в закрытом положении, и происходит разделение органической О и водной А фаз. Водная фаза А, представляющая собой более тяжелый из этих двух растворов, является нижним слоем в камере 5, а органический слой О, представляющий собой более легкий из этих двух растворов, является верхним слоем в камере 5.
Смеситель-отстойник далее включает внутренний канал 15 рециркуляции для циркуляции части водной фазы из отстойника 2 в узел 1 насоса-смесителя (показан сплошной линией). Дополнительно или по выбору по внутреннему каналу 15 рециркуляции может циркулировать часть водной фазы из водного желоба 23 (показана штриховой линией), расположенного в выпускном конце отстойника 2.
Клапан 16 регулирования рециркуляции установлен для управления потоком водной фазы в канале 15 рециркуляции. Устройство 14 управления сконфигурировано так, чтобы изменять положение клапана управления рециркуляцией на основе измеренного соотношения О/А для регулирования внутреннего соотношения О/А смесителя-отстойника до заранее заданного уровня.
Измерительная камера 5 содержит горизонтальное дно 17 и вертикальную цилиндрическую боковую стенку 18. Высота боковой стенки 18 определяет высоту Н измерительной камеры 5. Оборудование 3 содержит прибор 19 для измерения уровня поверхности h органической фазы О в
измерительной камере. Прибор 19 для измерения уровня поверхности фазы может быть волноводным радарным датчиком уровня.
Оборудование 3 далее содержит прибор 20 для измерения перепада давления жидкости в измерительной камере 5. Прибор 20 для измерения перепада давления содержит верхний датчик давления, расположенный в боковой стенке 18 ниже горизонтальной оси симметрии Т-Т измерительной камеры 5 так, чтобы верхний датчик давления оставался ниже уровня поверхности водной фазы после завершения разделения фаз. Нижний датчик 22 давления расположен в боковой стенке на расстоянии dH от верхнего датчика давления и на расстоянии ha от дна измерительной камеры.
Устройство 14 управления выполнено с возможностью вычисления соотношения О/А следующим образом:
Отношение О/А = (h/H-h), где h = уровень слоя органической фазы,
Н = высота измерительной камеры.
Устройство 14 управления выполнено с возможностью вычисления времени разделения фаз PDT с помощью уравнения:
PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta, где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления,
h = уровень слоя органической фазы,
Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется. Устройство 14 управления сконфигурировано для закрывания впускного и выпускного клапанов 12, 13 с заранее заданными интервалами измерения (они могут быть равны, например, 10-60 минутам) на заранее заданный период измерения, который выбирается достаточно длительным для того, чтобы осуществить полное разделение фаз в измерительной камере 5. Время, необходимое для полного разделения фаз в камере 5, обычно составляет менее 3 минут.
Последовательность измерения для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз включает следующие шаги:
1) определение, работает ли насос-смеситель (1), если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов (12, 13) для удержания пробы дисперсии в измерительной камере;
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление соотношения О/А: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется;
7) открывание впускного и выпускного клапанов;
8) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2, который является временным интервалом между последовательными пробами,
9) переход к шагу (1).
Соотношение О/А дисперсии регулируется регулированием потока водной фазы из отстойника 2 в насос-смеситель на основе измеренных соотношения О/А и времени разделения фаз.
Рассмотрим случай, когда по меньшей мере два смесителя-отстойника установлены каскадно для формирования последовательных ступеней процесса, и уровень желоба органического раствора предшествующей ступени регулируется регулированием потока рециркуляции на основе
измеренного соотношения О/А и времени разделения фаз в последующей ступени.
Клапаном рециркуляции 16 управляют следующими шагами:
1) определение, работает ли насос-смеситель, если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов;
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление соотношения О/А: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется, и сохранение в О/Д, где i - порядковый номер измерения;
7) открывание впускного и выпускного клапанов 12, 13;
8) определение, выполняется ли |0/Аи - 0/Д| < 0,05, если да, то тогда переход к шагу 12), если нет, то тогда переход к шагу 9);
9) вычисление значения выходного сигнала регулирования для положения клапана (16) рециркуляции:
%FFCi+i = %FFCi-(0/Ai*(%FFCr%FFCn))/(0/Ai-0/An);
10) достижение 0/Д=0/Аи;
11) обновление положения клапана рециркуляции с помощью %FFCj+1;
12) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2,
который является временным интервалом между последовательными
пробами,
13) переход к шагу 1),
где О/Д = i-oe измерение соотношения и
%FFCj = i-oe значение выходного сигнала регулирования (положения клапана рециркуляции).
Управление использует метод секущих для решения нелинейных уравнений, потому что традиционный дискретизированный контур обратной связи с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором (proportional-integral-derivative, PID) может создавать колебания. Сходимость петли обеспечивается использованием теоремы Ляпунова. Могут использоваться также другие "слепые" численные процедуры.
Специалистам в данной области техники очевидно, что с развитием технологии основная идея изобретения может быть реализована различными путями. Таким образом, изобретение и его формы осуществления не ограничены описанными выше примерами, а могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Смеситель-отстойник, содержащий узел (1) насоса-смесителя, отстойник (2) экстракции в системе жидкость-жидкость и оборудование (3), сконфигурированное для измерения объемного соотношения О/А и времени разделения фаз (PDT) органической (О) и водной (А) фаз в дисперсии, приготовленной упомянутым узлом (1) насоса-смесителя, перед подачей дисперсии в упомянутый отстойник (2) экстракции в системе жидкость-жидкость через вертикальный канал (4), причем оборудование (3) содержит
измерительную камеру (5), выполненную с возможностью приема пробы дисперсии для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз, отличающийся тем, что упомянутое оборудование (3) содержит
впускной канал (6), имеющий первый конец (7) с отверстием к вертикальному каналу (4) и второй конец (8) с отверстием к измерительной камере (5), при этом упомянутый впускной канал формирует канал для подачи пробы в измерительную камеру;
выпускной канал (9) имеющий третий конец (10) с отверстием к камере измерения (5) и четвертый конец (11) с отверстием к узлу насоса-смесителя, при этом упомянутый выпускной канал формирует канал для выпуска пробы из измерительной камеры,
впускной клапан (12), который является управляемым запорным клапаном, расположенным во впускном канале (6), при этом упомянутый впускной клапан имеет открытое положение, чтобы разрешать протекание потока во впускной канал, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока во впускной канал, и
выпускной клапан (13), который является управляемым запорным клапаном, расположенным в выпускном канале (9), при этом упомянутый выпускной клапан имеет открытое положение, чтобы разрешать протекание потока в выпускной канал, и закрытое положение, чтобы останавливать протекание потока в выпускной канал,
причем упомянутые впускной и выпускной клапаны (12, 13) выполнены с возможностью одновременной работы так, что в их открытом положении разрешено непрерывное протекание потока дисперсии из вертикального канала (4) через измерительную камеру (5) в насос-смеситель (1), а в
закрытом положении впускного и выпускного клапанов (12, 13) проба дисперсии задерживается в измерительной камере (5) для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
2. Смеситель-отстойник по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое оборудование (3) содержит устройство (14) управления, сконфигурированное для управления положением впускного и выпускного клапанов (12, 13).
3. Смеситель-отстойник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит
внутренний канал (15) рециркуляции для циркуляции части водной фазы из отстойника (2) и/или от водного желоба (23) к узлу (1) насоса-смесителя; и
клапан (16) регулирования рециркуляции, который выполнен с возможностью управления потоком водной фазы в канале (15) рециркуляции;
а устройство (14) управления сконфигурировано так, чтобы изменять положение клапана (15) управления рециркуляцией на основе измеренного соотношения О/А для регулирования внутреннего соотношения О/А смесителя-отстойника до заранее заданного уровня.
4. Смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-3, отличающийся тем, что измерительная камера (5) содержит горизонтальное дно (17) и вертикальную цилиндрическую боковую стенку (18), причем высота боковой стенки Н определяет высоту измерительной камеры.
5. Смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-4, отличающийся тем, что упомянутое оборудование содержит прибор (19) для измерения уровня поверхности фазы, предназначенный для измерения уровня поверхности (h) органической фазы (О) в измерительной камере.
6. Смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-5, отличающийся тем, что прибор (19) для измерения уровня поверхности фазы является волноводным радарным датчиком уровня.
4.
7. Смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-6, отличающийся тем, что упомянутое оборудование содержит прибор (20) для измерения перепада давления жидкости в измерительной камере (5).
8. Смеситель-отстойник по п. 7, отличающийся тем, что прибор (20) для измерения перепада давления содержит
верхний датчик (21) давления, расположенный в боковой стенке (18) ниже горизонтальной оси симметрии (Т-Т) измерительной камеры (5) так, чтобы верхний датчик давления оставался ниже уровня поверхности водной фазы после завершения разделения фаз, и
нижний датчик давления (22), расположенный в боковой стенке на расстоянии dH от верхнего датчика давления и на расстоянии ha от дна измерительной камеры.
9. Смеситель-отстойник по п. 8, отличающийся тем, что устройство (14) управления выполнено с возможностью вычисления соотношения О/А следующим образом:
Соотношение О/А = (h/H-h), где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры.
10. Смеситель-отстойник по п. 8 или 9, отличающийся тем, что
устройство (14) управления выполнено с возможностью вычисления времени
разделения фаз (PDT) с помощью уравнения:
PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta, где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется.
11. Смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-10, отличающийся тем,
что устройство (14) управления сконфигурировано для закрывания впускного
и выпускного клапанов (12, 13) на заранее заданный период измерения,
который выбирается достаточно длительным для того, чтобы позволить
осуществить полное разделение фаз в измерительной камере (5).
12. Установка, содержащая по меньшей мере два смесителя-отстойника, причем упомянутые смесители-отстойники установлены каскадно, чтобы сформировать последовательные ступени процесса, и по меньшей мере последующая ступень содержит смеситель-отстойник по любому из п.п. 1-11, отличающаяся тем, что устройство (14) управления сконфигурировано так, чтобы изменять положение клапана (16) управления рециркуляцией на основании соотношения О/А и времени разделения фаз, измеренных в упомянутой последующей ступени, для регулирования уровня желоба органического раствора в предшествующей ступени.
13. Способ измерения и регулирования соотношения О/А и времени разделения фаз (PDT) органической (О) и водной (А) фаз в дисперсии, приготовленной узлом (1) насоса-смесителя, перед подачей дисперсии в отстойник (2) экстракции в системе жидкость-жидкость через вертикальный канал (4), отличающийся тем, что непрерывный поток дисперсии направляют из вертикального канала (4) через измерительную камеру (5) в узел (1) насоса-смесителя, и с заранее заданными временными интервалами упомянутое непрерывной протекание потока прерывают, чтобы удерживать пробу дисперсии в измерительной камере (5) для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что последовательность измерения для измерения соотношения О/А и времени разделения фаз включает следующие шаги:
1) определение, работает ли насос-смеситель (1), если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов (12, 13) для удержания пробы дисперсии в измерительной камере (5);
1)
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление отношения О/А по формуле: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется;
7) открывание впускного и выпускного клапанов (12, 13);
8) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2, который является временным интервалом между последовательными пробами,
9) переход к шагу 1).
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что соотношение О/А дисперсии регулируют путем регулирования потока рециркуляции водной фазы из отстойника (2) и/или из водного желоба (23) в насос-смеситель (1) на основе измеренных соотношения О/А и времени разделения фаз.
16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что по меньшей мере два смесителя-отстойника установлены каскадно для формирования последовательных ступеней процесса, и уровень желоба органического раствора предшествующей ступени регулируют путем регулирования потока рециркуляции на основе измеренного соотношения О/А и времени разделения фаз в последующей ступени.
15.
17. Способ по любому из п.п. 14-16, отличающийся тем, что клапаном (16) рециркуляции управляют с помощью следующих шагов:
1) определение, работает ли насос-смеситель (1), если нет, то переход к шагу 1), если да, то переход к шагу 2);
2) закрытие впускного и выпускного клапанов (12, 13);
3) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т1, чтобы гарантировать полное разделение фаз в измерительной камере;
4) измерение уровня слоя органической фазы h;
5) вычисление отношения О/А по формуле: отношение О/А = (h/H-h),
где h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры;
6) вычисление времени разделения фаз с помощью уравнения: PDT = (1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
где dH = расстояние между верхним и нижним датчиками давления, h = уровень слоя органической фазы, Н = высота измерительной камеры,
ha = расстояние до нижнего датчика давления от дна измерительной камеры,
Та = момент времени, когда давление начинает увеличиваться, ТЬ = момент времени, когда давление стабилизируется, и сохранение в О/А, где i - порядковый номер измерения;
7) открывание впускного и выпускного клапанов (12, 13);
8) определение, выполняется ли условие |0/Аи - 0/А,| < 0,05, если да, то тогда переход к шагу 12), если нет, то тогда переход к шагу 9);
9) вычисление значения выходного сигнала регулирования для положения клапана (16) рециркуляции по формуле:
%FFCi+1 = %FFCr(0/Ai*(%FFCi-%FFCj.i))/(0/Ai-0/A.i);
10) достижение 0/Д=0/Аи;
11) обновление положения клапана рециркуляции значением %FFCl+i;
12) ожидание в течение заранее заданного периода времени Т2, который является временным интервалом между последовательными пробами,
13) переход к шагу 1),
12)
где О/Д = результат i-oro измерения отношения и %FFCj = i-oe значение выходного сигнала регулирования положения клапана рециркуляции.
Смеситель-отстойник, установка, содержащая по меньшей мере два смесителя-отстойника, и способ измерения и управления объёмным соотношением органической и водной фаз и временем их разделения в дисперсии
Фиг.
1/1
(19)
(19)
(19)
|
